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Die Erfindung betrifft ein Fliehkraftpendel mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelträger und über den Umfang verteilt angeordnet mittels Pendellagern pendelfähig an diesem aufgenommenen Pendeln und einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit diesem.
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Fliehkraftpendel dienen der Schwingungsisolation in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen und weisen wie beispielsweise aus der
DE 10 2010 009 473 A1 bekannt einen Pendelträger mit über den Umfang verteilt angeordneten, im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelträgers pendelfähig mittels Pendellagern aufgehängten Pendeln auf. Hierbei sind die Pendel beidseitig an dem als Pendelflansch ausgebildeten Pendelträger aufgenommen. Axial gegenüberliegende Pendel sind mittels Verbindungsmitteln, die Ausnehmungen des Pendelflanschs durchgreifen, miteinander verbunden. Die Pendellager sind aus an Ausschnitten der Pendel und des Pendelflanschs vorgesehenen Laufbahnen und auf diesen abwälzenden Wälzkörpern gebildet. Desweiteren ist aus der
DE 10 2015 106 330 A1 ein Fliehkraftpendel bekannt, bei dem zwischen einem Zwischenelement und einem Träger eine Wälzbewegung mittels Wälzkörpern vorgesehen ist, wobei das Zwischenelement beidseitig des Trägers mit Trägerarmen verbunden ist, die radial außen eine axial innerhalb des Trägers vorgesehene Pendelmasse aufnehmen. Beide Ausführungsformen von Fliehkraftpendeln bauen insbesondere im Bereich der Wälzlagerungen axial breit.
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Desweiteren ist aus der
DE 10 2010 035 124 A1 ein hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem Wandlergehäuse und einem in diesem angeordneten Drehschwingungsdämpfer mit einem Fliehkraftpendel bekannt. Hierbei ist das Fliehkraftpendel axial zwischen dem Drehschwingungsdämpfer und dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers angeordnet.
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Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Fliehkraftpendels und eines ein derartiges Fliehkraftpendel enthaltenden Drehmomentwandlers. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, ein axial schmal bauendes Fliehkraftpendel und einen axial schmal bauenden Drehmomentwandler mit diesem vorzuschlagen. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, ein Fliehkraftpendel mit radial außen vergrößerten Pendelmassen der Pendel und einen Drehmomentwandler mit diesem vorzuschlagen. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, ein Fliehkraftpendel mit variabel auslegbaren Pendelparametern vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 6 gelöst. Die von diesen Ansprüchen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Gegenstände der Ansprüche 1 und 6 wieder.
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Das vorgeschlagene Fliehkraftpendel dient der Schwingungsisolation in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen und kann als einzige Vorrichtung und/oder in Verbindung mit weiteren Vorrichtungen wie beispielsweise Drehschwingungsdämpfern wie Zweimassenschwungrädern, Torsionsschwingungsdämpfern, konventionellen, auf eine vorgegebene Festfrequenz abgestimmten Drehschwingungstilgern und/oder dergleichen zur Schwingungsisolation vorgesehen sein. Dabei kann das Fliehkraftpendel separat ausgeführt oder in ein entsprechendes Aggregat zur Schwingungsisolierung, beispielsweise in ein Zweimassenschwungrad integriert sein. Weiterhin kann das Fliehkraftpendel in eine Reibungskupplung oder Doppelkupplung beziehungsweise in eine Kupplungsscheibe dieser oder in einen hydrodynamischen Drehmomentwandler integriert sein.
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Das Fliehkraftpendel enthält einen um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelträger, an dem über den Umfang verteilt mittels Pendellagern pendelfähig Pendel aufgenommen sind. Die Pendel weisen eine vorgegebene Pendelmasse auf, die beispielsweise auf eine Schwingungsordnung wie Erregerordnung einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine abgestimmt sind. Desweiteren sind in bevorzugter Weise die Schwingwinkel der Pendel, der Abstand L der Pendelachse der Pendel von der Drehachse und die in der Ausbildung der Laufbahnen der Pendellager abgebildete Pendellänge l abhängig von der Drehfrequenz ω des Pendelträgers nach der Gleichung (1)
auf die Erregerfrequenz f
0 der Brennkraftmaschine abgestimmt.
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Um beispielsweise die Pendelmassen der Pendel möglichst weit außen anordnen und ein im Bereich der Pendellager besonders schmal bauendes Fliehkraftpendel vorschlagen zu können, sind die Pendel radial außerhalb der Pendellager angeordnet und die Pendellager mit den Pendeln mittels Armen mit den Pendellagern verbunden. Hierbei erfolgt die Anordnung der Pendelmassen der Pendel ausschließlich außerhalb der Pendellager und damit auf einem radial großen Radius. Hierdurch können der Abstand L und die Pendellänge l groß gehalten werden und das Fliehkraftpendel kann in einfacher Weise durch Änderung der Länge der Arme an unterschiedliche Erregerfrequenzen angepasst werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Fliehkraftpendels kann der Pendelträger aus einem Pendelflansch gebildet sein. Der Pendelflansch kann als scheibenförmiges Blechteil ausgebildet sein, welches bei einer Integration in ein weiteres Aggregat eine zusätzliche Funktion aufweisen kann. Beispielsweise kann der Pendelflansch bei Integration in einen Drehschwingungsdämpfer als Flanschteil zur eingangsseitigen oder ausgangsseitigen Belastung der Federeinrichtung ausgebildet sein oder mit einem derartigen Flanschteil verbunden wie beispielsweise vernietet sein.
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Der Pendelflansch bildet mit den Armen die Pendellager, die aus Ausschnitten mit Laufbahnen und auf den Laufbahnen abwälzenden, mit den Armen gekoppelten, beispielsweise verdrehbaren oder abwälzend verbundenen Wälzkörpern gebildet sind. Im einfachsten Fall kann ein einziger Arm mit dem Wälzkörper verbunden sein und radial außen das Pendel aufnehmen. Hierbei ist eine axiale Sicherung des Wälzkörpers auf der Laufbahn vorgesehen. In einer vorteilhaften Ausbildung sind beidseitig des Pendelflanschs Arme vorgesehen, die die axiale Sicherung des Wälzkörpers bilden.
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In einer alternativen Ausführungsform des Fliehkraftpendels kann der Pendelträger aus zwei einen Aufnahmebereich bildenden Seitenteilen gebildet sein. Hierbei sind die Pendellager aus in den Seitenteilen axial fluchtend vorgesehenen Ausnehmungen mit Laufbahnen ausgebildet, wobei auf den Laufbahnen jeweils ein Wälzkörper abwälzt.
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Die Wälzkörper sind dabei jeweils mit einem Arm verdrehbar oder abwälzend verbunden, an dem radial außen jeweils ein Pendel aufgenommen oder einteilig mit diesem verbunden ist. Die Arme sind dabei in dem Aufnahmebereich axial zwischen den Seitenteilen aufgenommen. Die gekoppelte Aufnahme der Arme gegenüber den Wälzflächen des Wälzkörpers kann mittels eines Gleit- oder Wälzlagers vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Innenteil eines Wälzlagers als Stift mit den Wälzflächen ausbildend oder der Innenring des Wälzlagers einen derartigen Stift aufnehmend vorgesehen sein, wobei der Außenring mit dem Arm verbunden ist.
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Zur Erhöhung der Pendelmasse der Pendel können die Pendel radial außerhalb von Pendelträgerbereichen zumindest teilweise axial erweitert sein. Auf diese Weise können Massenanhäufungen in Bereichen des Fliehkraftpendels vorgesehen sein, an denen eine axiale Bauraumerhöhung unwesentlich ist. Unter Pendelträgerbereichen ist bei einem im Wesentlichen radial außen runden Pendelträger dessen Außenumfang zu verstehen, wobei die Pendel radial außerhalb des Außenumfangs angeordnet sind.
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Der Pendelflansch kann alternativ im Bereich der Pendel Ausnehmungen aufweisen, so dass unter Pendelträgerbereich diese Ausnehmungen zu verstehen sind, wobei die Pendel radial außerhalb der Innenkanten der Ausnehmungen angeordnet sind. Unter zumindest teilweiser axialer Erweiterung ist eine über die gesamte oder eine teilweise Erstreckung der Pendel in Umfangsrichtung axial vorgesehene Erweiterung in eine oder beide Richtungen bezogen auf den oder die beiden Arme zu verstehen.
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Im einfachsten Fall kann ein Pendel jeweils mittels eines einzigen Arms und einem einzigen Pendellager an dem Pendelflansch aufgenommen sein. Es hat sich jedoch als vorteilhaft gezeigt, wenn für jeweils ein Pendel zwei in Umfangsrichtung beabstandete Pendellager vorgesehen sind. Dabei kann die Ausbildung der Laufbahnen in der Weise vorgesehen sein, dass die Pendel im Sinne eines bifilar aufgehängten Pendels mit parallel angeordneten Pendelfäden ohne Eigenrotation um deren Schwerpunkt, im Sinne eines bifilar aufgehängten Pendels mit trapezförmiger Anordnung der Pendelfäden mit Eigenrotation um deren Schwerpunkt oder in Freiform pendeln.
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Der vorgeschlagene hydrodynamische Drehmomentwandler enthält zumindest ein außerhalb eines Wandlergehäuses und/oder radial innerhalb eines Wandlergehäuses angeordnetes Fliehkraftpendel wie vorgeschlagen. Es hat sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn die Pendel unmittelbar radial innerhalb eines radial außen das Wandlergehäuse begrenzenden Gehäuseabschnitts angeordnet und/oder gegebenenfalls radial außen erweitert sind, um deren Wirkung infolge der Massenanhäufung und/oder des großen Abstands zur Drehachse zu erhöhen.
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In dem hydrodynamischen Drehmomentwandler können innerhalb des Wandlergehäuses zumindest ein Drehschwingungsdämpfer und gegebenenfalls eine Wandlerüberbrückungskupplung angeordnet sein. Jeweils ein Drehschwingungsdämpfer kann zwischen Wandlergehäuse und – bei geschalteter Wandlerüberbrückungskupplung – dem Ausgangsteil des Drehmomentwandlers und/oder zwischen dem Turbinenrad und dem Ausgangsteil des Drehmomentwandlers wirksam angeordnet sein.
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Hierbei ist das Fliehkraftpendel in bevorzugter Weise axial zwischen einem Drehschwingungsdämpfer und dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers angeordnet.
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Das Fliehkraftpendel kann dem zumindest einen Drehschwingungsdämpfer eingangsseitig oder ausgangsseitig zugeordnet sein. Beispielsweise kann das Fliehkraftpendel mit einem ausgangsseitigen Flanschteil zur Beaufschlagung der Federeinrichtung verbunden sein. In besonders vorteilhafter Weise kann dieses Flanschteil den Pendelträger des Fliehkraftpendels bilden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des hydrodynamischen Drehmomentwandlers können radial außen zwischen einer Federeinrichtung des Drehschwingungsdämpfers und dem Turbinenrad an den Pendeln axial erweiterte Masseanhäufungen vorgesehen sein. Die Massenanhäufungen können bezüglich ihrer Kontur mit Spiel der Kontur der Federeinrichtung des Drehschwingungsdämpfers und/oder der Kontur des Turbinenrads folgen.
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Durch den Wegfall von radial nach innen über die Pendellager hinaus erstreckter Pendelmassen kann axialer Bauraum in diesen für den axialen Bauraum des Drehmomentwandlers relevanten Abschnitten eingespart werden. Beispielsweise kann eine Bauchung des Turbinenrads vergrößert und/oder eine Federeinrichtung eines Drehschwingungsdämpfers im Durchmesser vergrößert werden. Dabei können radial innerhalb der Pendel vorgesehene Abschnitte des Drehschwingungsdämpfers und/oder des Turbinenrads die Pendel axial überschneiden.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Teilansicht eines Fliehkraftpendels,
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2 den oberen Teil eines um eine Drehachse verdrehbaren Drehmomentwandlers mit einem Fliehkraftpendel im Schnitt
und
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3 eine Teilansicht des Fliehkraftpendels der 2.
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Die 1 zeigt eine Teilansicht des um die Drehachse d angeordneten Fliehkraftpendels 1. Der als Pendelflansch 3 ausgebildete Pendelträger 2 nimmt über den Umfang verteilt an den Pendellagern 5 die Pendel 6 pendelfähig auf. Die Pendel 6 sind radial außerhalb der Pendellager 5 angeordnet und sind mittels der Arme 7 mit den Pendellagern 5 verbunden. Der Pendelflansch 3 weist radial außen Pendelträgerbereiche 8 auf, die gegenüber den nach radial außen gerichteten Bereichen 9 radial eingesenkt sind, wobei die Pendel 6 radial außerhalb dieser Pendelträgerbereiche 8 pendelnd angeordnet sind. Der besseren Übersicht halber sind die vorderen Arme 7 und Pendelteile der Pendel 6 nicht dargestellt. Die Pendel 6 sind aus den mit den Armen 7 einteilig verbundenen Pendelmassen 10 und dem Zwischenteil 11 gebildet. Die Pendellager 5 sind aus den in dem Pendelflansch 3 und in den Pendelmassen 10 eingebrachten Ausnehmungen 4, 12 mit den Laufbahnen 13, 14 gebildet, auf denen jeweils diese axial übergreifende Wälzkörper 15 abwälzen.
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Die Auslegung des Fliehkraftpendels 1 auf verschiedene Erregerfrequenzen von im Antriebsstrang mit dem Fliehkraftpendel 1 angeordneten Brennkraftmaschinen erfolgt beispielsweise abhängig von der Hauptschwingungsordnung der Brennkraftmaschine, beispielsweise bei einem nach dem Viertaktprinzip arbeitenden Verbrennungsmotor mit vier Zylindern auf die Schwingungsordnung eins in einfacher Weise, indem der Abstand L zwischen der Pendelachse P und die Länge der Arme 7, die maßgeblich für die Pendellänge der um die Pendelachse P pendelnden Pendel 6 ist, entsprechend eingestellt werden.
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Die 2 zeigt den oberen Teil des um eine nicht dargestellte Drehachse verdrehbar angeordneten Drehmomentwandlers 20 im Schnitt. In dem um die Drehachse von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Wandlergehäuse 21 ist das Pumpenrad 22 eingearbeitet, welches das Turbinenrad 23 antreibt. Zur Drehmomenterhöhung bei geringen Drehzahlen ist zwischen dem Pumpenrad 22 und dem Turbinenrad 23 das Leitrad 24 angeordnet. Zur Überbrückung von Pumpenrad 22 und Turbinenrad 23 bei höheren Drehzahlen ist die Wandlerüberbrückungskupplung 25 vorgesehen. Zwischen der Wandlerüberbrückungskupplung 25 und dem Ausgangsteil 26 des Drehmomentwandlers 20 ist der hier zweistufig mit den Federeinrichtungen 28, 29 ausgebildete Drehschwingungsdämpfer 27 wirksam angeordnet. Axial zwischen dem Drehschwingungsdämpfer 27 und dem Turbinenrad 23 ist das gegenüber dem Fliehkraftpendel 1 der 1 abgeänderte Fliehkraftpendel 1a angeordnet. Das Fliehkraftpendel 1a enthält den zugleich als Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers 27 zur ausgangsseitigen Beaufschlagung der Federeinrichtung 29 dienenden, als Pendelflansch 3a ausgebildeten Pendelträger 2a.
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An dem Pendelträger 2a sind pendelfähig mittels der Pendellager 5a die Pendel 6a über den Umfang verteilt aufgenommen. Die Pendel 6a sind mittels der Arme 7a radial außerhalb der Pendellager 5a direkt, das heißt unmittelbar radial innerhalb des den radial äußeren Umfang des Drehmomentwandlers 20 bildenden Gehäuseabschnitts 30 angeordnet.
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Durch die Begrenzung der Pendel 6a auf einen Bauraum radial außerhalb der Pendellager 5a entstehen radial innerhalb der Pendellager 5a axiale Bauräume 31, 32, die zur axialen Annäherung des Turbinenrads 23 an den Drehschwingungsdämpfer 27 und damit zu einem axial kleineren Bauraum des Drehmomentwandlers 20 und/oder zur axialen Erweiterung des Turbinenrads 23 und/oder des Drehschwingungsdämpfers 27, beispielsweise der radialen Verlagerung und/oder Vergrößerung des Durchmessers der Federeinrichtung 29 genutzt werden können.
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Zur Vergrößerung der Pendelmasse der Pendel 6a weisen diese gegenüber den Armen 7a erweiterte axiale Vorsprünge 33, 34 auf, die an die Konturen der Federeinrichtung 28 und/oder das Turbinenrad 23 angepasst sein können. Es versteht sich, dass die Pendel 6a auch ohne die Massenanhäufungen bildende Vorsprünge 33, 34 ausgebildet sein können.
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Die Pendellager 5a sind aus den in dem Pendelflansch 3a eingebrachten Ausnehmungen 4a mit den angearbeiteten Laufbahnen 13a gebildet, auf denen die Wälzkörper 15a abwälzen. Im Unterschied zu den Pendellagern 5 der 1 sind die Wälzkörper 15a verdrehbar mit den Armen 7a verbunden und wälzen während einer Pendelbewegung der Pendel 6a ausschließlich auf den Laufbahnen 13a des Pendelflanschs 3a ab. Die verdrehbare Verbindung zwischen Armen 7a und Wälzkörpern 15a erfolgt mittels einer Gleit- oder Wälzlagerung.
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Die 3 zeigt schematisch das Fliehkraftpendel 1a der 3 in Teilansicht mit dem Pendelflansch 3a und den gegenüber diesem pendelfähig mittels der Pendellager 5a aufgehängten Pendeln 6a. Die Pendellager 5a sind mittels der Arme 7a mit den Pendeln 6a verbunden. Der Wälzkörper 15a wälzt auf den Laufbahnen 13a der in den Pendelflansch 3a eingebrachten Ausnehmungen 4a ab und ist mit den Armen 7a verdrehbar verbunden. Im Unterschied zu der Darstellung der 2 sind die Pendel 6a und Arme 7a einteilig aus Blech hergestellt, wobei die Arme 7a nach radial innen umgeformt und die Vorsprünge 33, 34 axial erweitert ausgebildet sind. Es versteht sich, dass durch entsprechende Materialumformung wie beispielsweise Fließpressverfahren und dergleichen entsprechende Masseanhäufungen an den Pendeln 6a vorgesehen sein können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fliehkraftpendel
- 1a
- Fliehkraftpendel
- 2
- Pendelträger
- 2a
- Pendelträger
- 3
- Pendelflansch
- 3a
- Pendelflansch
- 4
- Ausnehmung
- 4a
- Ausnehmung
- 5
- Pendellager
- 5a
- Pendellager
- 6
- Pendel
- 6a
- Pendel
- 7
- Arm
- 7a
- Arm
- 8
- Pendelträgerbereich
- 9
- Bereich
- 10
- Pendelmasse
- 11
- Zwischenteil
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Laufbahn
- 13a
- Laufbahn
- 14
- Laufbahn
- 15
- Wälzkörper
- 15a
- Wälzkörper
- 20
- Drehmomentwandler
- 21
- Wandlergehäuse
- 22
- Pumpenrad
- 23
- Turbinenrad
- 24
- Leitrad
- 25
- Wandlerüberbrückungskupplung
- 26
- Ausgangsteil
- 27
- Drehschwingungsdämpfer
- 28
- Federeinrichtung
- 29
- Federeinrichtung
- 30
- Gehäuseabschnitt
- 31
- Bauraum
- 32
- Bauraum
- 33
- Vorsprung
- 34
- Vorsprung
- d
- Drehachse
- L
- Abstand
- P
- Pendelachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010009473 A1 [0002]
- DE 102015106330 A1 [0002]
- DE 102010035124 A1 [0003]
